避免fork()/SIGCHLD竞争条件

Question

请考虑以下fork()/SIGCHLD伪码。

  // main program excerpt
    for (;;) {
      if ( is_time_to_make_babies ) {

        pid = fork();
        if (pid == -1) {
          /* fail */
        } else if (pid == 0) {
          /* child stuff */
          print "child started"
          exit
        } else {
          /* parent stuff */
          print "parent forked new child ", pid
          children.add(pid);
        }

      }
    }

  // SIGCHLD handler
  sigchld_handler(signo) {
    while ( (pid = wait(status, WNOHANG)) > 0 ) {
      print "parent caught SIGCHLD from ", pid
      children.remove(pid);
    }
  }

在上面的例子中有一个种族条件。"/* child stuff */“有可能在"/* parent stuff */”启动之前完成，这可能会导致子级pid在退出后被添加到子列表中，并且永远不会被删除。当应用程序关闭的时候，家长会没完没了地等待已经完成的孩子完成。

我能想到的解决方案之一就是列出两个列表：started_children和finished_children。我想将started_children添加到与现在添加到children的位置相同的位置。但是在信号处理程序中，我不会从children中删除，而是添加到finished_children中。当应用程序关闭时，父程序可以简单地等待，直到started_children和finished_children之间的差额为零。

我能想到的另一个可能的解决方案是使用共享内存，例如共享父母的孩子列表，让孩子们.add和.remove自己？但我对此不太了解。

编辑:另一个可能的解决方案，这是首先想到的事情，就是简单地添加一个sleep(1)在/* child stuff */的开头，但这闻起来很奇怪，这就是为什么我忽略它。我也不确定这是100%的修正。

那么，你怎么纠正这种种族状况呢？如果有一个良好的推荐模式，请让我知道！

谢谢。

Answer 1

最简单的解决方案是在fork()之前用sigprocmask()阻止SIGCHLD信号，并在处理pid之后在父代码中解除阻塞。

如果子节点死亡，则在解除阻塞信号后将调用SIGCHLD的信号处理程序。这是一个关键部分的概念--在您的例子中，关键部分在fork()之前开始，在children.add()之后结束。

Answer 2

如果你不能使用关键片段，也许一个简单的计数器就能完成这个任务。+1当加法时，-1当移除时，不管先发生哪一个，当全部完成时，你最终可以得到零。

Answer 3

除了现有的“儿童”之外，还增加了一个新的“早期死亡”数据结构。这将使孩子们的物品保持干净。

  // main program excerpt
    for (;;) {
      if ( is_time_to_make_babies ) {

        pid = fork();
        if (pid == -1) {
          /* fail */
        } else if (pid == 0) {
          /* child stuff */
          print "child started"
          exit
        } else {
          /* parent stuff */
          print "parent forked new child ", pid
          if (!earlyDeaths.contains(pid)) {
              children.add(pid);
          } else {
              earlyDeaths.remove(pid);
          }
        }

      }
    }

  // SIGCHLD handler
  sigchld_handler(signo) {
    while ( (pid = wait(status, WNOHANG)) > 0 ) {
      print "parent caught SIGCHLD from ", pid
      if (children.contains(pid)) {
          children.remove(pid);
      } else {
          earlyDeaths.add(pid);
      }
    }
  }

编辑:如果您的进程是单线程的，这可以简化-- earlyDeaths不必是一个容器，它只需要保存一个pid。